AT152809B

AT152809B - Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhydroxyden aus Alkalimetallchloriden.

Info

Publication number: AT152809B
Authority: AT
Original assignee: Solvay
Priority date: 1936-02-11
Filing date: 1936-10-31
Publication date: 1938-03-10

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhydroxyden aus Alkalimetallchloriden.
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Fällung vollständiger zu gestalten, wird im allgemeinen, an Stelle des einfachen Eindampfens eine Kombination von Eindampfen mit nachfolgender Kühlung oder rasches Eindampfen, dem eine Kühlung folgt, angewendet werden, welcher Vorgang gegebenenfalls in zwei oder mehreren Stufen und mit zwischen diesen erfolgender Abtrennung der festen Bestandteile vor sich gehen kann. Die heisse Mutterlauge wird vorzugsweise vor dem Eindampfen gekühlt, wodurch ein Teil des nichtumgesetzten Bariumhydroxyds und möglicherweise auch ein Teil des nichtumgesetzten Alkalichlerids ausfällt. Der Niederschlag wird abgetrennt und dann dem Prozess wieder zugeführt.

Die Mutterlauge kann auch, in einem geeigneten Stadium des Prozesses, vor, während oder nach dem Eindampfen ; einer Behandlung mit Kohlensäure oder Schwefelsäure unterzogen werden.

(Unter ,,Behandlung mit Kohlensäure oder Schwefelsäure"ist jeder irgendwie bewirkte Zusatz von Karbonationen oder Sulfationen zu verstehen, dessen Hauptzweck darin besteht, eine möglichst vollständige Fällung des Bariums zu bewirken.) Die Mutterlauge kann so behandelt werden, dass Barium und Alkalimetallchlorid, u. zw. jedes gesondert, erhalten wird, wobei man das letztere zweckmässig dem Prozess wieder zuführt. Ebenso kann auch das Barium, nach seiner Überführung in Blriumoxyd oder-hydroxyd wiederverwendet werden. Zu diesem Zweck kann die Mutterlauge-vorteilhaft nach der vorstehend beschriebenen Abkühlung - vor dem Eindampfen mit Kohlensäure behandelt werden ; das so erhaltene B. 1l'iumkarbonat wird gebrannt und als Biriumoxyd oder-hydroxyd wiederverwendet.

Oder aber die Mutterlauge wird eingedampft und der das Barium enthaltende Niederschlag, der ein Gemisch von B1riumhydroxyd und Alkalimetallchlorid dargestellt, wird dem Prozess wieder zugeführt.

Gegebenenfalls kann auch das bei der Reaktion entstandene basische Birluinehlorid nach seiner Überführung in Bariumoxyd oder -hydroxyd für den Wiedergebrauch nutzbar gemacht werden. Eine vorteilhafte Methode besteht darin, das basische-Bariumehlorid durch Behandlung mit Wasser oder wässerigem Ammoniak in festes Bjriumhydroxyd überzuführen. Diese Umsetzung verläuft im wesentlichen gemäss den folgenden Reaktiomgleichungen :
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Dadurch allein lässt sich im allgemeinen eine vollständige Umwandlung des basischen Chlorids nicht erreichen, doch wird eine weitergehende Umwandlung erzielt, wenn man die zurückbleibende, ammoniakalische oder nichtammoniakalische Flüssigkeit mit Kohlensäure behandelt.

Diese Umsetzung geht gemäss der folgenden Gleichung vor sich :
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Im letzteren Falle ist die Umwandlung nahezu vollständig (wenn die Flüssigkeit nicht bereits ammoniakalisch ist, kann sie ammoniakalisch gemacht werden ; oder aber es wird zwecks Behandlung mit Kohlensäure Ammonkarbonat verwendet). Der so erhaltene Bariumkarbonatniederschlag wird gebrannt und als Oxyd oder Hydroxyd wiederverwendet. Derart kann nahezu das ganze, einmal in Gebrauch gewesene B. 1riumhydroxyd für den Wiedergebrauch nutzbar gemacht werden. Ob hiefür tatsächlich das ganze Barium oder nur ein Teil desselben rückgewonnen wird, hängt von der Wirtschaftlichkeit der bei der Durchführung des Verfahrens am Erzeugungsort obwaltenden Bedingungen ab.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann somit als zyklischer oder zumindest im wesentlichen zyklischer Prozess ausgeübt werden.

Nachstehend wird das Verfahren nach der Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele erläutert ; die Mengen sind in Gewichtsteilen angegeben.
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Temperatur von 80 C 930 Teile Ba(OH)2.8H2O, 220 Teile NaCl und 140 Teile Wasser gebracht. Nach einer für die Einstellung des chemischen Gleichgewichtes ausreichenden Zeit werden dem Reaktionsgefäss 565 Teile wasserhältiges basisches Bariumehlorid von der Formel Ba (OH) CI. 2H, 0 uhd 725 Teile
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vergleichsweise die höchste, bei einer Temperatur von bloss 300 C und bei Verwendung von Wasser als Lösungsmittel erzielbare NaOH-Konzentration in der Mutterlauge nur ungefähr 10% beträgt.

Wird die Reaktion anstatt bei 800 C bei einer niedrigeren, etwas über 60 C liegenden Temperatur durchgeführt, dann ist es bei zweckmässiger Wahl der Mengen der Reagenzien möglich, Konzentrationen von über 20% NaOH in der heissen Mutterlauge zu erzielen. Die Konzentrationen steigen noch bei der Kühlung und Abtrennung des ausgefallenen Bariumhydroxyds.

Die vorerwähnten 725 Teile Mutterlauge werden auf 300 C abgekühlt und die während des Abkühlungsprozesses ausfallenden 116 Teile Ba (OH) 2. 8H2O abgetrennt. Es bleiben 609 Teile Lösung zurück, die sich aus 100 Teilen NaOH, 73 Teilen Na Cl, 23 Teilen Ba (OH),. 8H, 0 und 412 Teilen Wasser zusammensetzt (was einem Gehalt von 16'4% NaOH entspricht). Diese Lösung wird eingeengt, so dass 270 Teile Wasser verdampfen, und auf 30 C abgekühlt. Hiebei fallen das Bariumhydroxyd und ungefähr 72 Teile NaCl aus. Der Niederschlag wird abgetrennt und gewaschen. Die Mutterlauge wird bis zur Trockene eingedampft und hierauf gekühlt. Man erhält so feste kaustische Soda.

Der aus Ba (OH) 2. po und NaCl zusammengesetzte Niederochlag kann bei zyklischer Durchführung des Verfahrens wiederverwendet werden, während das bei der Umsetzung entstandene wasserhältige basische Biriumehlorid in der vorstehend beschriebenen Weise weiterverarbeitet werden kann.

Beispiel 2. Die in diesem Beispiel verwendeten Reagenzien sind : 7418 Teile B1l'iumhydroxyd von der Formel B1 (OH) 2. zou 2042 Teile KCl und 3442 Teile Wasser. Hiezu kommen noch 3848 Teile der feuchten Niederschläge, deren Entstehung nachstehend besprochen wird und die dort mit A und C bezeichnet werden, die zu etwa 16% aus einer Mutterlauge bestehen und 1964 Teile B1 (OH)2.8H2O und 1277 Teile KCI enthalten. Die letztgenannten beiden Niederschläge werden, wie nachstehend beschrieben wird, in einem Regenerationsverfahren erhalten. Die Reagenzien werden während einer Zeit von ungefähr zwei Stunden unter Umrühren auf 70 C gehalten. Denn wird das Ganze filtriert.

Man erhält einen feuchten Niederschlag (7142 Teile), der 4959 Teile B@ (OH) Cl. 2HO und ungefähr 28% Mutterlauge enthält. Der Kilium-und Hydroxydgehalt dieses Niederschlages kann durch Auswaschen wieder gewonnen werden.

Man erhält als Filtrat 9609 Teile einer Mutterlauge, die 1091 Teile KOH, 1385 Teile KCI, 1969 Teile B. @(OH)2.8H2O und 5164 Teile Wasser enthält. Diese wird auf ungefähr 300 C abgekühlt und filtriert.

Der abfiltrierte Niederschlag, der mit A bezeichnet werden soll, enthält 1907 Teile Ba (OH)2.8H2O, 392 Teile KCl und ungefähr 14% Mutterlauge, das sind im ganzen 2673 Teile. Mit dem Filtrat (6936 Teile) wird der im weiteren Verlauf des Verfahrens erhaltene Niederschlag B, dessen Entstehung nachstehend besprochen wird, bei einer Temperatur von 300 C gewaschen, wobei, nach Filtration,
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und ungefähr 20% Mutterlauge zusammensetzt. Die feuchten Niederschläge A und C werden in der vorstehend beschriebenen Weise bei der doppelten Umsetzung verwendet.

Das Filtrat wird nunmehr eingedampft und hierauf auf 20 C abgekühlt. Man erhält 1000 Teile KOH als 40%ige V5., ung (mit einem geringen, ungefähr 1 igen Gehalt an KCI) und den Niederschlag B (1345 Teile), der sich aus 57 Teilen Ba(OH)2.8H2O, 885 Teilen KCl und ungefähr 30% Mutterlauge zusammensetzt. Der Niederschlag B wird in der vorstehend beschriebenen Weise gewaschen und gpgebenenfalls als Niederschlag C bei der doppelten Umseatung verwendet.

Beispiel 3. Die Umsetzung zwischen NaCl und Ba(OH)2 wird in der in Beispiel 1 beschriebenen
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116 Teile festes Ba (OH),. 8% 0 ausfallen und von der Mutterlauge abgetrennt werden. Man erhält 609 Teile einer Lösung, welche sich aus 100 Teilen NaOH, 73 Teilen NaCl, 23 Teilen à (OH) 2. 8H2O und 413 Teilen Wasser zusammensetzt. Diese Lö : mng wird mit 8 Teilen Na2CO3 behandelt. Hiebei fallen 14 Teile B,'. COs aus, welche abgetrennt werden, wonach die Mutterlauge eingeengt wird, bis 264 Teile Wasser verdampft sind. Nach Abkühlung auf 30 C sind 72 Teile NaCl ausgefallen. Es bleibt eine Lösung zurück, die 106 Teile NaOH, 1 Teil NaCl und 160 Teile Wasser enthält.

Durch Kalzinierung und Wasseraufnahme können die erwähnten 14 Teile B1COa in 23 Teile Ba (OH)2.8H2O übergeführt und bei zyklischer Durchführung des Verfahrens dem Prozess wieder zu- geführt werden.

Beispiel 4. Die Umsetzung zwischen NaCl und Bi (OH), wird in der in Beispiel l beschriebenen Weise durchgeführt. Die hiebei erhaltenen 565 Teile B : t (OH) C1. 2H2O können in der folgenden Weise
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lauge abgetrennt. Diese Mutterlauge, welche sich aus 117 Teilen Ba (OH) 2. zou 261 Teilen BaCl2, 43 Teilen NHg und 1085 Teilen Wasser zusammensetzt, wird mit 72 Teilen CO2 behandelt. Man erhält einen Niederschlag von 320 Teilen Bics, welcher durch Kalzinierung und Wasseraufnahme in 514 Teile Ba(OH)2.8H2O übergeführt werden kann. Die 43 Teile Ammoniak können in bekannter Weise durch Destillation mit 71 Teilen Kalk rückgewonnen werden.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallhydroxyd aus Alkalimetallchlorid, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Alkalimetallehlorid und Biriumhydrdxyd in einem wässerigen Medium bei einer über 40 C, vorzugsweise zwischen 500 C und 100 C liegenden Temperatur miteinander reagieren lässt und das ausfallende basische Bariumchlorid vom Reaktionsgemisch absondert.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion bei einer zwischen 60 C und 80 C liegenden Temperatur durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem wässerigen, alkoholischen Medium, z. B. in einem Methylalkohol-Wasser-Gemisch, durchgeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem wässerigen, ammoniakalischen Medium durchgeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bariumhydróxyd, ganz oder zum Teile als Bariumoxyd zugesetzt wird. <Desc/Clms Page number 4>

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die heisse Mutterlauge gekühlt wird, so dass ein Teil des nicht umgesetzten Bjriumhydroxyds und gegebenenfalls ein Teil des nicht umgesetzten Alkalimetallchlorids ausfällt und der Niederschlag dem Prozess wieder zugeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutterlauge, mit oder ohne Behandlung mit Kohlensäure oder Schwefelsäure, eingedampft wird, so dass der relativ kleine Gehalt an Blriumverbindungen und praktisch das gesamte Alkalimetallchlorid ausfallen, worauf der Niederschlag von der Flüssigkeit abgetrennt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle des einfachen Eindampfens eine Kombination von Eindampfen mit nachfolgender Kühlung oder raschem Eindampfen, dem eine Kühlung folgt, angewendet wird, welcher Vorgang in zwei oder mehreren Stufen und mit zwischen diesen erfolgender Abtrennung der festen Bestandteile vor sich gehen kann.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkalimetallchloridgehalt der Mutterlauge getrennt von deren Briumgehalt rückgewonnen und dem Prozess wieder zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutterlauge vor, während oder nach dem Eindampfen mit Kohlensäure behandelt, das so gefällte B. 1l'iumkarbonat gebrannt und als Biriumoxyd oder Bariumhydroxyd dem Prozess wieder zugeführt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Eindampfen der Mutterlauge entstehende Niederschlagsmenge, die ein G3mi : ch von Alkalimetallchlorid und Bariumhydroxyd darstellt, dem Prozess wieder zugeführt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des ausgefällten basischen B@riumchlorids in B. riumoxyd oder B@riumhydroxyd übergeführt und dieses dem Prozess wieder zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das basische Bariumchlorid durch eine Behandlung mit Wasser oder mit einer wässerigen Lö@ung von Ammoniak in festes Barium- EMI4.1

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der Entfernung des festen Bariumhydroxyds zurüekbleibsnde Flüssigkeit mit Kohlensäure behandelt und das so gefällte BariumkarbonatgebranntundalsBariumoxydoderBariumhydroxyddemProzesswiederzugeführtwird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit vor der Behandlung mit Kohlensäure ammoniakalisch gemacht wird, um die Fällung möglichst vollständig zu gestalten.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit Kohlensäure in einem Zusatz von Ammonkarbonat besteht, wodurch der Zusatz von Kohlensäure und Ammoniak in einem Schritt bewirkt wird,